화성 헬기의 첫 비행 성공이 얼마나 대단한 것인지에 대해 우주물리학자가 설명

By NASA/JPL-Caltech. https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA24127

2021년 4월 19일 NASA가 화성에서 임무를 수행하고 있는 탐사기 퍼서비어런스(Perseverance)에 탑재된 무인헬기 '인저뉴이티(ingenuity)'가 비행에 성공했습니다. 이 첫 비행 성공은 무선 조종 헬기를 띄운 것뿐으로 보이기도 하지만, 로얄멜버른공과대학에서 천체물리학을 연구하는 게일 아일스 씨는 '화성에서의 헬리콥터 조종의 어려움' 그리고 이번 한 사건이 얼마나 큰 위업인지에 대해 설명합니다.

So a helicopter flew on Mars for the first time. A space physicist explains why that's such a big deal
https://theconversation.com/so-a-helicopter-flew-on-mars-for-the-first-time-a-space-physicist-explains-why-thats-such-a-big-deal-159334

So a helicopter flew on Mars for the first time. A space physicist explains why that's such a big deal

현지 시각 2021년 4월 19일 퍼서비어런스에 탑재된 무인헬기 인저뉴이티가 지상으로부터 3미터의 고도에서 30초간 정지비행 후 안전하게 착륙하는 데 성공했습니다.

First Video of NASA’s Ingenuity Mars Helicopter in Flight, Includes Takeoff and Landing (High-Res) - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=wMnOo2zcjXA

NASA’s Ingenuity Mars Helicopter Succeeds in Historic First Flight | NASA
https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-ingenuity-mars-helicopter-succeeds-in-historic-first-flight

NASA’s Ingenuity Mars Helicopter Succeeds in Historic First Flight

이 첫 비행은 지구에서의 비행을 상정하면 사소한 사건처럼 생각됩니다. 그러나 전문가인 아일스 씨는 인류의 우주탐사 역사의 걸출한 성과라고 평가하며, 이번 사건이 어느 정도의 쾌거인지를 설명하기 위해 화성에서의 헬리콥터 조종의 난해함에 대해 설명합니다.

화성에서 헬리콥터를 조종할 때 가장 큰 문제가 '대기'입니다. 헬리콥터는 로터를 회전시킴으로써 양력을 얻는 비행체입니다. 양력을 얻기 위해서는 대기의 존재가 필요하지만 화성의 대기는 지구의 100분의 1이기 때문에 화성의 표면에서 헬리콥터를 조종하는 난이도는 '지구의 고도 3만 미터에서 헬리콥터를 조종하는 것과 같다고 합니다. 지구상에서 헬리콥터의 최고 고도는 4만 2000피트(약 1만 2800미터)이므로 화성의 표면에서 헬리콥터가 날아오른다는 것은 대기의 관점에서 보더라도 전인미답의 경지인 셈입니다.

By NASA/JPL-Caltech. https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA24127

그러나 화성의 중력은 지구의 3분의 1이어서 사실 NASA에게 유리한 조건이었습니다. 약한 중력이 엷은 대기를 극복하는데 도움이 되었다고 아일스 씨는 설명합니다.

이러한 환경 조건에 대항하기 위해 NASA는 인저뉴이티를 지구의 헬리콥터와는 다른 사양으로 설계했습니다. 지구상의 헬리콥터는 로터를 분당 400~500회 회전하며 날아오르지만, 인저뉴이티는 화성의 얇은 대기 중을 비행하기 위해 로터를 분당 2400회 회전하도록 설정되었습니다. 또한 인저뉴이티는 13.6cm × 19.5cm × 16.3cm라는 티슈상자 정도의 본체 크기이지만, 로터의 길이는 1.2m로 길게 디자인되었습니다.

by Kevin Gill. https://www.flickr.com/photos/kevinmgill/

비행을 위한 작업에도 어려움이 있었다고 아일스 씨는 말합니다. 이번 작업에서는 신호가 NASA의 PC에서 위성안테나로 전송되어 화성의 궤도를 도는 화성정찰위성을 거쳐 퍼서비어런스의 중계로 인저뉴이티에 도착되었습니다. 지구에서 발사된 신호는 몇 분 내에 화성까지 도착하지만, 이번 작업에서는 다수의 중계가 필요했기 때문에 '몇 시간'이라는 시간이 걸렸습니다.

NASA는 앞으로 '인저뉴이티를 퍼서비어런스로부터 약 300m 떨어진 위치에서 비행한다'는 실험을 실시할 예정입니다. 이러한 실험은 NASA가 2019년에 밝혔던 '2035년까지 유인화성탐사를 수행한다'는 목표에 크게 공헌할 것이라고 아일스 씨는 전망합니다.